全国首部锂电职业教育教材！《锂离子电池材料与技术》正式出版发行

锂离子电池是重要的电能储存载体，广泛应用于新能源汽车、储能和消费类电子等领域。我国锂电池产业科技含量高、产业链条完备，未来将成为一个规模巨大、前景广阔的基础性、战略性大产业。而随着动力和储能电池的市场急剧增加，急需锂离子电池制造人才。

在此背景下，深圳市电池行业协会、深圳职业技术大学联合欣旺达、贝特瑞、星源材质、海目星、新宙邦等锂电产业链领军企业，精心编撰全国首部锂电职业教育教材，已于近期正式出版发行

教材基本信息

书名：锂离子电池材料与技术

出版社：化学工业出版社

书号：978-7-122-44684-8

出版时间：2024年3月1日

主编：罗大为

副主编：张健、程化

本书亮点

编委人员

储能材料与技术系列教材编审委员会

主任委员:

贺雪琴 贝特瑞新材料集团股份有限公司

副主任委员:

罗大为 深圳职业技术大学

李小祎 深圳市电池行业协会

委员:

梁   锐 欣旺达电子股份有限公司

陈秀峰 深圳市星源材质科技股份有限公司

赵盛宇 海目星激光科技集团股份有限公司

覃九三 深圳新宙邦科技股份有限公司

张   旺 深圳市尚水智能股份有限公司

李子坤 贝特瑞新材料集团股份有限公司

许辉勇 深圳普瑞赛思检测技术有限公司

郑伟鹏 深圳市杰成镍钴新能源科技有限公司

牛文斌 深圳智慧动锂电子股份有限公司

张羽标 深圳市博盛新材料有限公司

关敬党 深圳市善营自动化科技有限公司

彭建林 深圳市曼恩斯特科技股份有限公司

崔少华 天津力神电池股份有限公司

雷玉办 广西现代职业技术学院

陈泽华 宜宾职业技术学院

《锂离子电池材料与技术》编写人员

主编：罗大为

副主编：张健、程化

参编：童谣、李光华、曹宗泽、刘孟权、李鲲、杨朝、陈世章、杜保东、谭祖宪、丁柏栋、雷玉办、符冬菊

主审：刘宝生

内容简介

《锂离子电池材料与技术》以党的二十大报告中“深入推进能源革命”为指引，系统介绍了锂离子电池的基础知识、四大主材、电池制备、电池测试及新一代电池的展望五个部分。全书共9章，即锂离子电池概述、正极材料、负极材料、电解液、隔膜、扣式锂离子电池制备、圆柱形锂离子电池制备、锂离子电池材料性能测试与表征和新一代电池的展望。

本教材坚持三个原则：一是内容实用。教材编写过程中，得到多家深圳锂电企业的支持，深度融入企业生产实际，尤其是在“四大主材”部分，都引入了企业生产的具体案例，便于学生学习和掌握真实的生产过程。二是难度适当。教材主要介绍锂离子电池的基本原理、基本概念、基础工艺和一般操作方法等，同时，还以“拓展阅读”的形式增加大量实例。三是方便教学。在每一章前面设置有知识目标和能力目标，并在每一章后面附上课后作业及参考答案，同时，还配有二维码数字化教学资源，便于学生学习、巩固知识和技能。

本教材既有系统的理论知识，又有企业的实践和经验，适合作为高等职业教育储能材料工程技术(职业本科)、储能材料技术(高职专科)相关专业的教材，也可供从事锂离子电池相关工作的企业技术人员、管理人员参考。

精彩内容展示

中国工程院院士陈立泉为教材作序

2020年中国向世界庄严承诺：力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。我国的化石能源结构是富煤、少气、缺油，对煤炭的依赖较重，CO₂排放量居世界第一；石油对外依存度高，存在很大能源风险。为了实现“双碳”目标，必须“电动中国”，包括交通电气化（电动汽车、电动船舶和电动航空）和设备智能化（智慧城市、智慧乡村和智慧矿山)。

电从哪儿来?发展可再生能源，特别是风能和太阳能，构建能源互联网，以清洁和绿色方式满足电力需求。其中，储能及动力电池是关键一环，发挥着不可替代的作用。可以说电池产业是时代的选择，但同时也面临着时代的挑战。

锂离子电池是目前性能最好的电池之一，我国锂离子电池市场占有率已居世界第一。在其推动下我国电动汽车的保有量也居世界首位。但是，电动汽车的续航里程和安全性还有提升空间，必须尽快发展固态锂电池，进一步提高能量密度和安全性。考虑到资源因素，钠离子电池将成为下一代低速电动汽车和储能的重要电池。

随着动力和储能电池的市场急剧增加，急需锂离子电池制造人才。根据教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合印发的《制造业人才发展规划指南》预测，至2025年节能与新能源汽车行业人才需求将达到120万人，人才缺口更是高达103万人。目前，国内从事锂离子电池材料与技术工艺的专业技能人才奇缺，更是缺乏相关的培训教材。期待本书的出版能打开一道产教融合和产学融合之门，为锂电池行业培养更多的高素质技术技能人才。

本书由深圳职业技术大学、深圳市电池行业协会和深圳市锂离子电池龙头企业多位专家和工程师参与编写。内容丰富，全面系统，重点突出，具体实用，不仅涵盖了锂离子电池基础科学问题，而且兼顾生产技术问题，适合于从事锂离子电池、固态锂电池以及钠离子电池等新型电池研发、生产及应用的相关人员参考，也适合作为高等院校相关专业师生的教材。

陈立泉

中国工程院院士

2023年12月12日

深圳市电池行业协会会长为教材作序

国家主席习近平在二〇二四年新年贺词中提到：国货潮牌广受欢迎，国产新手机一机难求，新能源汽车、锂电池、光伏产品给中国制造增添了新亮色。中国以自强不息的精神奋力攀登，到处都是日新月异的创造。

这让身处锂电池行业的我们倍受鼓舞。

伴随锂电产业加速跑步进入TWh大规模制造时代，人才培养成为锂电企业发展扩张中的最大痛点。深圳作为我国锂电产业核心引擎，一直在人才培养、标准制定等领域探索可复制、可借鉴、可推广的经验做法，例如在全国首设锂电池工程专业职称评审，率全国之首编制锂电池安全存储领域地方标准。深圳电池产业基础雄厚，规模优势明显，已形成了囊括关键材料、装备制造、电池生产、储能应用、回收再利用等完整产业链，培育出一大批具有核心竞争力的企业以及优秀的工程师、产业工人。基于此背景，为进一步做好产业人才储备布局，深圳市电池行业协会及深圳职业技术大学，以及贝特瑞、新宙邦、星源材质、欣旺达、海目星5家锂电产业链的领军企业合作共建深圳首个锂电产业学院，通过学院将无形的优秀经验转化为有形的课程、教材，为锂电行业培育更多优秀人才!

教材是了解行业的一个重要窗口，本书作为一本锂离子电池相关教材，内容涵盖了锂离子电池基础科学问题和企业生产中的实际技术问题，丰富性与实用性兼备。不仅适用于高等院校的教学过程，对于想了解锂离子电池产业的读者同样适用。

陈寿

深圳市电池行业协会会长

2024年1月

第1章锂离子电池概述001

1.1锂离子电池的由来和发展001

1.2锂离子电池的应用004

1.2.1电子消费品005

1.2.2电动交通工具005

1.2.3储能和工业领域008

1.3锂离子电池的概念与分类009

1.3.1概念009

1.3.2分类009

1.4锂离子电池的工作原理011

1.5锂离子电池的优缺点013

1.5.1优点013

1.5.2缺点014

1.6相关术语014

1.6.1理论克容量014

1.6.2电池设计容量015

1.6.3N/P比015

1.6.4涂层的压实密度及孔隙率015

1.6.5首效016

1.6.6能量密度016

1.6.7功率密度016

1.6.8电池充放电倍率016

1.6.9荷电状态017

1.6.10内阻017

1.6.11电池自放电017

1.6.12电池的寿命017

1.6.13电池组的一致性018

1.6.14化成018

1.7锂离子电池面临的机遇和挑战018

1.7.1政策机遇019

1.7.2产业现状020

1.7.3面临的挑战023

课后作业024

第2章正极材料027

2.1正极材料的特点及分类027

2.1.1正极材料的特点027

2.1.2正极材料的分类028

2.2层状结构正极材料028

2.2.1钴酸锂028

2.2.2镍钴锰酸锂031

2.3磷酸盐橄榄石结构正极材料033

2.3.1磷酸铁锂033

2.3.2磷酸锰铁锂038

2.4尖晶石结构正极材料039

2.4.1锰酸锂039

2.4.2镍锰酸锂042

2.5正极材料典型制备工艺与表征043

2.5.1制备工艺043

2.5.2理化性质048

2.5.3微观形貌与结构049

2.5.4电化学性能049

课后作业050

第3章负极材料054

3.1负极材料的特点及分类054

3.1.1负极材料的特点054

3.1.2负极材料的分类055

3.2石墨类碳材料056

3.2.1天然石墨056

3.2.2人造石墨058

3.2.3复合石墨059

3.3非石墨类碳材料060

3.3.1硬碳060

3.3.2软碳061

3.4钛酸锂材料0623.5硅基材料063

3.5.1硅063

3.5.2硅氧化物064

3.5.3硅/碳复合材料065

3.6过渡金属氧化物材料066

3.7负极材料典型制备工艺与表征067

3.7.1制备工艺067

3.7.2理化性质071

3.7.3微观形貌与结构071

3.7.4电化学性能072

课后作业073

第4章电解液077

4.1电解液的特点及分类077

4.1.1电解液的特点077

4.1.2电解液的分类078

4.2电解液的组分079

4.2.1溶剂079

4.2.2锂盐081

4.2.3添加剂084

4.3电解液对锂离子电池性能的影响089

4.3.1工作温度范围089

4.3.2容量与首次库仑效率090

4.3.3内阻与倍率090

4.3.4循环与存储寿命0904.3.5安全性090

4.4电解液杂质含量对电池性能的影响091

4.4.1无机物091

4.4.2含有活泼氢原子的有机物092

4.4.3金属杂质092

4.5电解液的典型制备工艺与表征092

4.5.1制备工艺093

4.5.2理化性质094

4.5.3性能检测094

4.5.4电解液的包装101

课后作业102

第5章隔膜105

5.1隔膜的特征105

5.2隔膜的关键性能与测试方法106

5.2.1隔膜的关键性能106

5.2.2隔膜关键性能的测试方法107

5.3隔膜的分类及组分111

5.3.1隔膜分类111

5.3.2聚烯烃基膜111

5.3.3特种隔膜113

5.3.4功能涂层隔膜114

5.4隔膜常见制备工艺117

5.4.1隔膜干法工艺117

5.4.2隔膜湿法工艺118

5.5隔膜的典型制备工艺与表征119

5.5.1制备工艺119

5.5.2外观检测126

5.5.3常规物理性能126

5.5.4微观形貌126

5.5.5电化学等其他性能127课后作业127

第6章扣式锂离子电池制备130

6.1极片的制备130

6.1.1材料准备130

6.1.2混料132

6.1.3涂布133

6.1.4干燥133

6.1.5辊压133

6.1.6切片134

6.2手套箱的结构与操作136

6.2.1手套箱的结构136

6.2.2手套箱的操作137

6.3扣式电池的制作139

6.3.1材料准备139

6.3.2扣式电池的制作工艺140

课后作业141

第7章圆柱形锂离子电池制备144

7.1圆柱电池结构145

7.2圆柱电池制备工艺145

7.2.1搅拌制浆146

7.2.2涂布151

7.2.3辊压154

7.2.4分条158

7.2.5制片158

7.2.6卷绕159

7.2.7入壳与点底焊160

7.2.8滚槽162

7.2.9烘烤162

7.2.10注液1637.2.11正极耳焊接与封口164

7.2.12化成165

7.2.13静置与分容166

课后作业167

第8章锂离子电池材料性能测试与表征172

8.1材料结构与形貌表征172

8.1.1材料结构172

8.1.2微观形貌173

8.2物性分析174

8.2.1粒度分布174

8.2.2比表面积175

8.2.3振实密度176

8.2.4元素组成177

8.2.5水分含量178

8.2.6碳含量179

8.2.7灰分179

8.3电化学性能分析180

8.3.1容量与首效180

8.3.2循环伏安法181

8.3.3交流阻抗法183

8.3.4倍率性能184

8.3.5循环性能185

课后作业186

第9章新一代电池的展望188

9.1锂硫电池188

9.1.1锂硫电池的工作原理188

9.1.2锂硫电池的优缺点190

9.1.3锂硫电池材料的研究进展190

9.1.4锂硫电池的展望1959.2钠离子电池195

9.2.1钠离子电池的工作原理195

9.2.2钠离子电池的优缺点196

9.2.3钠离子电池材料的研究进展197

9.2.4钠离子电池的展望203

9.3固态锂电池203

9.3.1固态锂电池的工作原理203

9.3.2固态锂电池的优缺点204

9.3.3固态锂电池材料的研究进展205

9.3.4固态锂电池的展望208

课后作业209

参考答案211

参考文献219

样章试读

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